淺談燃?xì)忮仩t煙氣余熱利用示范項(xiàng)目

李曉芳

摘要 針對大型燃?xì)忮仩t房的鍋爐回收尾氣中的顯熱以及水蒸氣氣化潛熱，將尾氣溫度降低至350C以下。本文就燃?xì)忮仩t煙氣余熱利用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 氣化潛熱 霧霾 余熱利用 減排

一、前言

資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)是我國的基本國策，“十二五”規(guī)劃《綱要》提出，2012年新疆烏魯木齊大范圍的煤爐改燃?xì)鉅t采暖『‘程為全國帶了個(gè)好頭，全國各地城市都在積極倡導(dǎo)和實(shí)施煤改燃?xì)夤こ?，以減少城市污染和霧霾天氣，隨著改燃力度的增加，雖然新技術(shù)在不斷應(yīng)用，但城市霧霾還是越來越嚴(yán)重，霧霾天氣是否與冬季運(yùn)行的燃?xì)忮仩t大量排出水蒸氣有關(guān)？這在業(yè)界也受到一定懷疑。另外，燃?xì)鈨r(jià)格的持續(xù)走高，直接對供熱單位的運(yùn)行成本造成壓力，因此，如何進(jìn)一步的節(jié)能減排，熱企及廠家也在積極探討和研究。

二、應(yīng)用背景

熱水燃?xì)忮仩t在使用過程中，10蒸噸負(fù)荷，約對外釋放煙氣9000Nm3/H～9500Nm3/H，根據(jù)相關(guān)熱力計(jì)算，不同排煙溫度下，每10蒸噸負(fù)荷尾氣對外帶走的熱量（即鍋爐排煙熱損失）見表1。

從上表可以看出，在通常情況下，鍋爐排煙熱損失是驚人的，如果我們能回收煙氣中的余熱，用于加熱熱網(wǎng)回水，可以大大節(jié)省天然氣耗量，使企業(yè)能源成本下降，帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，帶來積極的政治效益。

三、燃?xì)忮仩t尾氣余熱分析

鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計(jì)算所得，未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱量的熱損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到87%～91%。而通過煙氣冷凝回收裝置，把排煙溫度降低到60℃～70℃，可充分回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結(jié)潛熱。

燃?xì)忮仩t的燃料是天然氣，主要成分是CH4，因此燃燒后的煙氣中會含有大量的氣態(tài)H20，占煙氣比例的約17%，當(dāng)煙氣溫度降低時(shí)，尾氣中的水蒸氣飽和濕度也隨之降低；當(dāng)溫度降低至55℃以下時(shí)，燃?xì)忮仩t尾氣中的水蒸氣隨之冷凝出，同時(shí)釋放大量的汽化潛熱（每冷凝出lkg水，相當(dāng)于釋放2400kJ熱量）。見圖l。

下面均按鍋爐10蒸噸出力進(jìn)行計(jì)算。

燃?xì)忮仩t單位煙氣產(chǎn)量：l2.OINm3/Nm3天然氣

每10蒸噸燃?xì)忮仩t煙氣總產(chǎn)量：774×12.01=9303Nm3/h

IMPa的飽和蒸汽焓值為2780kj/kg，那么嫻氣的熱焓大約相當(dāng)于于1.6t蒸汽的熱焓，約占消耗燃?xì)飧呶话l(fā)熱量的7.8%。這一比例，遠(yuǎn)大于鍋爐散熱損失、燃?xì)獠煌耆紵龘p失在總熱量中的比例，因此，需要充分利用煙氣的余熱。見表2。

排炯20℃～60℃時(shí)，氣態(tài)H20發(fā)生凝結(jié)時(shí)，大量潛熱就被釋放出來。當(dāng)排炯溫度從140℃降低到30℃時(shí)，可以得到1MW的余熱，同時(shí)會凝結(jié)大量的水，煙氣中的潛熱大部分得到回收；當(dāng)炯?xì)鉁囟冉档椭?0℃，整套供熱系統(tǒng)熱效率較排煙溫度150℃提高14%，在同等負(fù)荷下，節(jié)省天然氣耗量l2%。

煙氣冷凝回收裝置在提高鍋爐熱效率的同時(shí)，可產(chǎn)生副產(chǎn)品一冷凝水。眾所周知，冷凝水相當(dāng)于蒸餾水，沒有硬度，是極好的鍋爐軟化水來源，脫硫天然氣南于組分純凈，燃燒灰塵少、PH值呈中性或弱酸性，生成的冷凝水在簡單處理后即可作為鍋爐補(bǔ)水。節(jié)約了鍋爐軟化水成本、減輕了工人勞動強(qiáng)度、減小了工業(yè)排放，因此可取得可觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

四、煙氣余熱回收原理

天然氣主要成分是CH4，因此燃燒后的煙氣中會含有大量的水蒸氣，當(dāng)煙氣溫度降至55℃左右時(shí)，煙氣中水蒸氣隨之冷凝，同時(shí)釋放大量的汽化潛熱。水蒸氣總體潛熱量約為燃?xì)獾臀粺嶂档膌1%，因此降低排煙溫度，使煙氣中水蒸氣冷凝，可以提高天然氣利用效率，天然氣利用效率隨排煙溫度的變化曲線見圖2。

國內(nèi)目前采用設(shè)置有煙氣冷凝器、燃?xì)馕帐綗岜没厥諢煔庥酂醿煞N類型，都可以降低排煙溫度，提高燃?xì)饫眯?，?jié)省鍋爐房燃?xì)庥昧俊ｋS著煙氣中水蒸氣的冷凝，能夠降低排人大氣中的水蒸氣，冷凝水經(jīng)過處理后可以回收利用，同時(shí)減少氮氧化物、二氧化硫和一氧化碳的排放。

五、余熱回收工程案例

烏魯木齊某熱力公司燃?xì)忮仩t房為2012年新建項(xiàng)目，2012年鍋爐房安裝三臺SZS58-I.6/130/70-YQ熱水燃?xì)忮仩t。鍋爐房主要設(shè)備情況及調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3。鍋爐廠家配備了煙氣余熱回收裝置，但無法使燃?xì)忮仩t排煙溫度降到35℃。

1.對燃?xì)忮仩t房現(xiàn)狀設(shè)備1#2#3#爐的調(diào)查情況。見表3。

根據(jù)鍋爐房籌建辦提供的2013年-2014年采暖季的運(yùn)行記錄，將2013年-2014年度運(yùn)行記錄歸納如下，見表4。

3.節(jié)能量。本項(xiàng)目鍋爐總?cè)萘?74MW，預(yù)計(jì)一年采暖季可節(jié)省天然氣511.2萬1T13，根據(jù)綜合能耗計(jì)算通則GBT2589-2008，氣田天然氣折算為標(biāo)煤系數(shù)為1.2143千克標(biāo)準(zhǔn)煤/m3，折合成標(biāo)煤為6207t；節(jié)約燃?xì)赓M(fèi)為700.35萬元；每燃燒1m3天然氣約產(chǎn)生1.8kg冷凝水，預(yù)計(jì)一年采暖季可回收冷凝水為10.05萬噸（冷凝水凝結(jié)率按65%計(jì)算），合計(jì)水費(fèi)為22.35萬元。

六、結(jié)束語

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，回收煙氣中的余熱，用于加熱熱網(wǎng)回水及燃燒空氣，將炯?xì)鉁囟冉档椭谅饵c(diǎn)溫度以下，對提高鍋爐的綜合熱效率作用非常有利，同時(shí)可大大節(jié)省天然氣的耗量，使企業(yè)能源成本下降。在高能源利用的今天對解決企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)具有重大的意義。